高考物理磁场对运动电荷的作用考点总结(编辑修改稿)

高考物理磁场对运动电荷的作用考点总结(编辑修改稿)内容摘要：

( ) 图 8－ 2－ 13 A．垂直于 v向右下方 B．垂直于纸面向里 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里 解析： 由左手定则可判断 A图中洛伦兹力方向垂直于 v向左上方， B图中洛伦兹力垂直于纸面向里， C图中垂直于纸面向里， D图中垂直于纸面向里，故 B、 D正确，A、 C错误． 答案： BD 3． (2020中山模拟 ) 半径为 r的圆形空间 内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁 场，一个带电粒子 (不计重力 )从 A点以 速度 v0垂直于磁场方向射入磁场中， 并从 B点射出． ∠ AOB＝ 120176。 ，如图 8－ 2－ 14所示，则该带电粒子在磁场 中运动的时间为 ( ) 解析： 由 ∠ AOB＝ 120176。 可知，弧 AB所 对圆心角 θ＝ 60176。 ，故 t＝ 但题中已知条件不够，没有此项选择， 另想办法找规律表示 t＝ 从图中分析有 R＝ ，则 D项正确． 答案： D 4． (2020淄博质检 )如图 8－ 2－ 15所示， ABC为与匀强磁场垂直的边长为 a的 等边三角形，磁场垂直于纸面向外， 比荷为 的电子以速度 v0从 A点沿 AB方向射入，欲使电子能经过 BC边，则磁感应强度 B的取值应为 ( ) 图 8－ 2－ 15 A． B B． B C． B D． B 解析： 由题意，如图所示，电子正好 经过 C点，此时圆周运动的半径 R＝ ＝ ，要想电子从 BC边经过， 圆周运动的半径要大于 ，由带电 粒子在磁场中运动的公式 r＝ 有 ，即B ， C选项正确． 答案： C 5．如图 8－ 2－ 16所示，一束电子 (电荷量为 e，所受重力可忽略不计 )以速度 v0垂直 于磁场边界和磁场方向射入匀强磁场 中，磁场的磁感应强度为 B、宽度为 d， 电子穿过磁场时速度方向与原来入射方向的夹角 θ＝ 30176。 ，则电子的质量为多少。 穿过磁场的时间是多长。 图 8－ 2－ 16 解析： 电子进入磁场后，只受洛伦兹力，电子做匀速圆周运动．根据左手定则判断出其所受洛伦兹力的大致方向，画出大致轨迹，过圆弧上 A、 B两点作运动方向的垂线，交于 O点，则 O点即为圆周的圆心． 由几何知识可以判断，弧 AB所对 的圆心角和速度的偏向角相等， 都为 30176。 .过 B点作磁场边界的垂线，根据数学关系，显然有 Rsinθ＝ d，所以 R＝ 2d， m＝ .电子在磁场中运动的时间 答案： 2．带电粒子在复合场中的运动状态 (1)当带电粒子所受合外力为零时，将在复合场中静止或 做 运动． (2)由洛伦兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动． 一、带电粒子在复合场中的运动 1．复合场： 、 和重力场并存或两种场并存，或 分区域存在．粒子在复合场中运动时，要考虑 、 的作用，有时也要考虑重力的作用． 电场 磁场 电场力 磁场力 匀速直线 研究带电粒子在复合场中的运动时，要明确各种不同力的性质、特点，正确画出其运动轨迹，选择恰当的规律求解． 二、复合场应用实例 1．速度选择器 如图 8－ 3－ 1所示，所受重力可 忽略不计的带电粒子垂直射入 正交的匀强电场和匀强磁场的 复合场空间，所受电场力和洛 伦兹力方向相反，大小相等． 即 Eq＝ Bqv，所以 v＝ ① 凡是符合 ① 式的粒子能顺利通过场区从 O2孔射出，凡是不符合 ① 式的粒子均不能从 O2孔射出． 图 8－ 3－ 1 2．磁流体发电机 如图 8－ 3－ 2所示，等离子喷入磁场区域，磁场区域中有两块金属板 a和 b，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到 a、 b板产生电势差．最大电势差可达 (B为磁感应强度， d为两板间距， v为喷射速度 )． Bdv 1．三种场的特点比较 力的特点 功和能的特点 重力场 ① 大小 G＝ mg ② 方向竖直向下 ① 重力做功和路径无关 ② 重力做功改变物体的重力势能，且 WG＝ ΔEp减少 力的特点 功和能的特点 静电场 ① 大小： F＝ qE ② 方向：正电荷受力方向与该点电场强度的方向相同 (或负电荷受力的方向与该点电场强度的方向相反 ) ① 电场力做功与路径无关 ② 电场力做功改变物体的电势能，且 W电＝ ΔEp减少 磁场 ① 大小： F＝ qvB ② 方向：垂直于 v和 B决定的平面 洛伦兹力不做功 2．带电粒子在电场或磁场中的偏转 (1)两种场中带电粒子偏转的特征 分类 项目 匀强电场中偏转 匀强磁场中偏转 偏转 产生条件 带电粒子以速度 v0垂直射入匀强电场 带电粒子以速度 v0垂直射入匀强磁场 受力特征 F＝ qE(恒力 ) F＝ qv0B(变力 ) 运动性质 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 分类 项目 匀强电场中偏转 匀强磁场中偏转 轨迹 抛物线 圆或圆弧 处理方法 运动的合成与分解 匀速圆周运动知识 运动规律 vx＝ v0 vy＝ x＝ v0t y＝ R＝ T＝ (2)带电粒子在两种场中偏转时处理方法对比 1．如图 8－ 3－ 3所示，水平放置的两块长直平行金属板 a、 b相距 d＝ m， a、 b间的电场强度为 E＝ 105 N/C， b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为 B＝ T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场．今有一质量为 m＝ 10－ 25 kg、电荷量为 q＝ 10－ 18C的带正电的粒子 (不计重力 )，从贴近 a板的左端以 v0＝ 106 m/s的初速 度水平射入匀强电场，刚好从狭缝 P处穿过 b板而垂直进 入匀强磁场，最后粒子回到 b板的 Q处 (图中未画出 )．不计 板 a、 b的厚度，求 P、 Q之间的距离 L. 图 8－ 3－ 3 解析： 粒子从 a板左端运动到 P处，由动能定理得 qEd＝ mv2－ mv02 代入数据，解得 v＝ 106 m/s cosθ＝ ， 代入数据解得 θ＝ 30176。 粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为 O，半径为 r，如图所示，由几何关系得 ＝ rsin30176。 又 qvB＝ m 联立以上各式，求得 L＝ 代入数据，解得 L≈ cm. 答案： cm 1．常见运动形式的分析 (1)带电粒子在复合场中做匀速圆周运动 带电粒子进入匀强电场、匀强磁场和重力场共同存在的复合场中，重力和电场力等大反向，两个力的合力为零，粒子运动方向和磁场方向垂直时，带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动． (2)带电粒子在匀强电场、匀强磁场和重。